屋盖钢结构场馆施工方案设计

陆华杰(马钢钢结构工程有限公司　安徽马鞍山　243000)

屋盖钢结构场馆施工方案设计

陆华杰(马钢钢结构工程有限公司安徽马鞍山243000)

摘要：通过对屋盖钢结构场馆施工过程分析，并借助计算程序MIDAS/GEN进行验算分析，解决施工过程中的难点，可供类似的工程参考。

关键词：屋盖；钢结构；主拱；吊装

1工程概况

屋盖钢结构为拱支撑空间管桁架+实腹式工字钢梁结构受力体系(如图1所示)，主结构包括2个主桁架拱、若干榀钢架(由平面桁架、实腹式工字钢梁及折线型钢架柱)组成。桁架拱支撑于下部混凝土核心筒顶，钢桁架及实腹式工字钢梁铰接支撑于下部柱顶。

2屋盖钢结构场馆施工难点分析及应对措施

2.1 难点：结构受力复杂，连接形式多样，安装难度大

应对措施：1、技术准备提前，根据本工程的特点，编制详细的钢结构施工专项方案，对施工中结构可能出现的各种受力情况进行详细分析，做好充分的施工措施准备，并在施工时对结构进行密切监测；2、选择适合本工程的吊装机械。3、选派大批经验丰富、作风顽强的施工队伍。

2.2难点：构件截面大，整段运输困难，现场焊接工作量大

应对措施：为加快启动时间，提前落实措施材料及拼装胎架制作，构件散件运输到场后即能进行拼装；提前进行支撑胎架的制作，土建工作面一旦出来就马上进行支撑胎架搭设；工厂预拼装，散件配套运输；组织足够的熟练焊工，保证现场拼装进度，确保在钢结构吊装前安装完毕。结构拼装、安装有序组织，合理搭接，科学缩短安装工期，严格控制安装质量，投入足够的作业人员及机械设备，确保按期完成钢结构安装任务。

2.3难点：施工条件受限，土建需配合施工

应对措施：吊机行走路线上的土建结构整体预留，尽量减少土建预留量，以保证措施量最小，安全系数最高，结构安装质量能够得到较好的控制。

3钢结构深化设计

3.1钢结构深化设计首先组织专人详细阅图，并编制《施工图深化设计作业书》，对图纸范围、图面表达、构件编号等进行统一的规定。

3.2设立专职负责人，强化与设计院、现场安装的联系和沟通，发现问题及时解决，确保详图的设计完全贯彻原结构设计的思路和意图，并且可以根据施工现场安装的需要，将增设安装作业所需的一些临时装置绘制在工作图上。在设计过程中，如发现设计图有疑问，应立即与设计院联系，经过协商达成一致后，方可进行修改。

3.3针对屋盖钢结构的情况，采取计算机虚拟技术进行该项目的钢结构详图设计。钢结构深化设计采用芬兰的Xsteel、英国的Strucad钢结构设计软件深化设计，用Autocad、天正建筑绘图软件进行二维平面图绘制和三维实体制作。

3.4钢结构详图设计初步完成后，由专审工程师进行审核，审核后设计人员进行确认或修改图纸，然后二次出图，再由专审工程师进行审核或修改，最后将通过审核的图纸绘制出图，经设计单位审查批准后方可投入使用。

4 构件加工制作思路

4.1提前备料，锁定资源

由于现场焊接工作量大，工程前期准备及加工时间较紧，所以，一旦中标，可以根据设计图纸提出备料清单，提前锁定材料供应资源，以及特殊材料和特殊构件的生产产家，提前备料。

4.2按期出图，埋件抢先

按照招标文件要求完成施工详图设计与审核工作，为构件加工做好准备，尤其是预埋件的设计图纸必须抢先完成，以便预埋件能满足土建安装需要，土建单位能按期交给钢结构专业上场。

4.3分段制作，工厂预拼

屋盖钢结构平面桁架为三角形平面桁架，长宽都非常大，采用分段出厂，最大分段长度控制在16m以内，控制焊接过程中的构件变形。

桁架拱的单边长度一般均超过4 m，不利于运输，采用“散件出厂，现场拼装”的方式。

桁架拱中间的工字钢梁散件出厂。

钢架与混凝土连接处的工字钢柱散件出厂。

为保证构件制作质量，构件在出厂前进行工厂预拼。

4.4 配套供应，满足安装

运输到现场的构件必须配套供应，满足现场连续吊装，避免造成窝工。

5安装过程

5.1现场拼装

现场拼装主要为主拱管桁架的散件拼装，现场拼装以路基箱为操作平台，路基箱上架设拼装胎架。

5.1.1胎具的布置

根据现场实际情况，决定桁架拼装焊接平台采用路基箱、H型钢以及千斤顶共同搭设而成。

5.1.2拼装准备

(1)在构件拼装前，均需对所有胎架的支撑点位置、标高以及胎架垂直度进行复测，复测合格后方可进行地面拼装。(2)构件堆场尽量靠近地面拼装场地，以减少构件的运输，方便吊装。(3)现场施工人员须照施工图纸和构件编号，对到场的构件进行对号，对已对号完毕的构件进行标记和记录。

5.1.3拼装方法

(1)胎架复测；(2)构件倒运至拼装位置；(3)上胎，抄平；(4)对口焊接、整体复测；(5)焊缝探伤；(6)油漆填补；(7)脱架吊装。

5.1.4拼装流程

拼装流程：桁架拱上弦及一侧下弦搭设→桁架拱上弦及一侧下弦焊接

弦杆间腹杆焊接→桁架拱另一侧下弦杆搭设→弦杆间腹杆焊接

5.2结构吊装

5.2.1屋盖钢结构吊装内容：钢支座、钢架柱、桁架拱、钢架平面桁架、钢架工字钢梁(如图1)。

5.2.2主拱管桁架吊装单元划分

吊装前将主拱管桁架划分为5到6段，分段吊装。

5.2.3结构吊装图解

屋盖主体结构安装顺序：主拱管桁架 工字钢架 钢架柱 平面桁架。根据每个安装构件的重量和吊装距离确定使用的吊装机械，这里不做详细介绍。

5.2.4结构安装验算

用以往屋盖工程为例介绍验算过程，第三段管桁架重31.9t，平面工字钢桁架：上、下弦杆为工字钢，截面H300X300X8X12，腹杆为圆管Ø133X5。采用空间程序MIDAS/GEN进行验算。

利用空间程序MIDAS/GEN进行验算可得：管桁架吊装过程最大位移：0.8 mm；最大轴力：82KN；最大应力：6 N/mm2。

利用空间程序MIDAS/GEN进行验算可得：工字钢桁架吊装过程最大位移：0.9 mm；最大轴力：45.8KN；最大应力值21 N/mm2。

结论：在吊装过程中，桁架拱平面桁架的最大变形为0.9 mm，最大应力值为21 N/mm2，变形及应力值都很小。

满足吊装要求！

参 考 文 献

[1]GB50009-2012 建筑结构荷载规范[S]

[2]GB50017-2003 钢结构设计规范[S]

[3]GB50755-2012 钢结构工程施工规范[S]

[4]JGJ7-2010 空间网格结构技术规程[S]

[5]尹思明，刘旭，等.某体育馆多次预应力钢网壳屋盖结构设计与研究[J].工业建筑，1998,28(7)：16-19

Scheme of Steel Roof Structure of Gymnasium Installation

LU Hua-Jie

Abstract：Through the analysis of the steel roof structure of gymnasium installation process, and the calculation program of MIDAS/GEN are designed and analyzed, to solve the difficulties in the process of construction, which can be a reference for the similar engineering.

Key words：roof；steel structure；the main arch；hoisting

作者简介：陈华杰(1971-)，男，马钢结构工程有限公司，工程师。

收稿日期：2015-03-02

中图分类号：TF758.11：TU721.1

文献标识码：A

文章编号：1672-9994(2015)02-0033-03